文档介绍：酶在环境保护领域中的应用
常磊
一、酶的应用简史
二、酶在环保领域中的应用
三、酶的应用举例
四、酶在环保领域中的应用现状及展望
一、酶的应用简史
人类利用酶的历史已非常悠久,在远古时代,人类就在生产实践中不自觉地利用酶来为自己服务。酒的酿造、饴糖的制作、面粉的发酵等都是酶学应用的实例。但将酶从生物体中提取出来作为商品来应用的历史还不长。19世纪30年代,国外就开始提取酶来用于工业生产,如用于棉布退浆或用作消化药等;本世纪40年代末,抗生素工业的兴起,使酶的生产跃进了工业化大生产时代;50年代末,糖化酶成功地用于萄萄糖生产;60年代中期,加酶洗涤剂在欧洲流行;
70年代初,固定化葡萄糖异构酶用于果葡糖浆的生产,开创了淀粉制糖的新纪元,推动了整个食品工业与酶制剂工业的大发展。随着酶制剂的普及应用和固定化酶的广泛研究,使生物催化技术与化学工程结合而诞生了一门新学科--“酶工程”。1971年,在美国召开了第一次国际酶工程会议,把酶的大规模生产,分离提纯,固定化技术,酶反应器设计,以及酶的工业应用等研究都纳入酶工程的范围,从而使酶学成为生物技术中最活跃、发展最快、成效最大的一门学科。当前酶的应用主要是在医药业、食品加工业、环境保护、能源、轻工和化工工业等几个方面。
二、酶在环境保护领域中的应用

1、酶在环境监测方面的应用
环境监测是环境科学的一个重要分支,其目的是及时、准确、全面地反应环境质量现状及发展趋势,为环境管理、污染源控制、环境规划和环境评价等提供科学依据。传统的环境监测通常采用离线分析的方法,其缺点是:分析速度慢、操作复杂、所需仪器昂贵、不易进行现场快速监测和连续在线分析等。
基于环境污染问题日益严重,建立和发展快速、连续、在线的现场检测体系就显得尤为重要。
根据生物传感的原理将固定化酶涂布在电极上做成生物修饰电极,用于监测环境中有机磷、有机氯农药等多种痕迹量的污染物,具有方便、快速、灵敏度高和可连续测定等优点。
目前研究较多的是乙酰胆碱酯酶类传感器。乙酰胆碱是高等动物中神经信号的传递中介,同时又必须迅速的除去,否则连续的刺激会造成兴奋,最后导致传递阻断而引起机体死亡。
乙酰胆碱一般在释放后数秒内即被胆碱酯酶水解而失效,因此乙酰胆碱的除去依赖于胆碱酯酶(Ache)。在胆碱酯酶的催化下,乙酰胆碱水解为乙酸和胆碱;有机磷和氨基甲酸酯药与乙酰胆碱类似,能与酶基的活性部位发生不可逆的结合从而抑制酶的活性,酶反应产生的pH变化可由电位型生物传感器测出。
另外,酶学和免疫学测定法在环境监测上也常被采用。酶免疫分析(enzyme immunoassary,EIA)就是将抗原、抗体的特异性免疫反应和酶的高效催化作用原理有机结合起来的一种免疫分析技术。可广泛应用于农药领域,包括农药中毒诊断、农药作用机理、害虫抗药性测定、农药代谢等。有人预测,EIA是21世纪最具竞争性和挑战性的检测技术。
2、酶在水净化方面的应用

世界范围的水污染问题是目前人类最关心的环境主题。水源污染常常是有那些剧毒、而且抗生物降解的化学药品等造成的,这些化合物很容易在体内组织中浓缩聚集,使人产生疾病。早在20世纪70~80年代,固定化酶已被用于水和空气的净化。法国工业研究所积极开展利用固定化酶处理工业废水的研究,将能处理废水的酶制成固定化酶。处理静止废水时直接用酶布或酶片;
处理流动废水时根据废水所含污物的种类和数量,确定玻璃酶柱或塑料酶柱的高度和内径,采用多酶酶柱或单一酶柱。例如,可以将降解氰化物的固定化酶和除去酚的固定化酶同时装入一个柱内,既能除去氰又能除去酚。如果某些酶不能并存,则各自单独装柱。